CN201302089Y - 城市道路用风光互补发电照明装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种城市道路用风光互补发电照明装置，包括光伏发电单元、风力发电单元、风能/光能中央控制器、蓄电池组、逆变器和照明设备，光伏发电单元、风力发电单元两者的输出端连入蓄电池组的输入端，蓄电池组的输出端连入逆变器的输入端，逆变器的输出端连接照明设备的输入端，风能/光能中央控制器的控制端口与光伏发电单元、风力发电单元各自的控制部件连接导通。通过光伏发电单元、风力发电单元的配合，形成了相对稳定的电力输出，其光伏发电单元供电可靠，运行维护成本低，风力发电单元发电量高，造价和运行维护成本低，且安装和固定方面采用了整体珩架结构，整套系统能在户外长期稳定工作。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种发电照明装置，尤其涉及一种城市道路用风光互补发电照明装置。
背景技术
随着世界各国对环境的保护、能源短缺及节能问题的日益关注，世人的目光正逐步倾注到绿色环保及可再生能源(如太阳能、风能等)的利用上。风能作为一种干净、储量极为丰富、零成本、可再生、没有污染的清洁能源，正被越来越多的用于发电。世界各国利用风能发电主要分为两大类型：一是采用水平轴风力发电机，即风轮的旋转轴与风向平行；二是采用垂直轴型风力发电机，即风轮的旋转轴垂直于地面或空气流动方向。
但是目前的垂直轴型风力发电机普遍存在着在低风速下难以启动、受风力的面积较小、风车的转速减慢、风能利用率低、发电机发电效率低、风车转动时的噪声大、稳定性差、结构复杂、占地面积大、制造成本高等不足。并且，缺少风能与光能的互补利用。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种城市道路用风光互补发电照明装置。
为实现本实用新型的目的城市道路用风光互补发电照明装置，城市道路用风光互补发电照明装置，其中：包括光伏发电单元、风力发电单元、风能/光能中央控制器、蓄电池组、逆变器和照明设备，光伏发电单元、风力发电单元两者的输出端连入蓄电池组的输入端，蓄电池组的输出端连入逆变器的输入端，逆变器的输出端连接照明设备的输入端，风能/光能中央控制器的控制端口与光伏发电单元、风力发电单元各自的控制部件连接导通。
进一步地，上述的城市道路用风光互补发电照明装置，其中，所述的光伏发电单元、风力发电单元、风能/光能中央控制器、蓄电池组、逆变器以及照明设备均安装在同一个珩架上。
更进一步地，上述的城市道路用风光互补发电照明装置，其中，所述的光伏发电单元为太阳能电池组，太阳能电池组的延展面积为0.2～0.5平方米。
更进一步地，上述的城市道路用风光互补发电照明装置，其中，所述的风力发电单元为
型垂直轴风力发电机，至少包括三个叶片和一根中轴，叶片连入中轴构成风轮，风轮直径为1.6～4米，风轮离地面高度为3.0～4.5米。
更进一步地，上述的城市道路用风光互补发电照明装置，其中，所述的叶片构成的风轮直径为3米。
更进一步地，上述的城市道路用风光互补发电照明装置，其中，所述的风轮离地面高度为3.6米。
更进一步地，上述的城市道路用风光互补发电照明装置，其中，所述的风力发电机输出端连接有风轮转速限定装置。
更进一步地，上述的城市道路用风光互补发电照明装置，其中，所述的风能/光能中央控制器包括显示模块、键盘、MCU，键盘的输入端连接MCU的输出端，MCU的输出端上连接有显示模块的输入端，MCU的控制端口与光伏发电单元、风力发电单元各自的控制部件连接导通。
更进一步地，上述的城市道路用风光互补发电照明装置，其中，所述的显示模块为LCM液晶显示模块。
再进一步地，上述的城市道路用风光互补发电照明装置，其中，所述的蓄电池组为铅酸蓄电池构成。
采用本实用新型技术方案，通过光伏发电单元、风力发电单元的配合，形成了相对稳定的电力输出。光伏发电单元供电可靠，运行维护成本低，风力发电单元发电量高，造价和运行维护成本低，安装和固定方面采用了整体珩架结构使整套系统能在户外长期稳定工作。
并且采用了双标三阶段充电，实现对铅酸蓄电池的科学充电。风光互补独立电源采用双储能系统，使得充放电能同时进行，通过智能核心控制既可以对作为照明设备的负载放电，同时又可以在充电条件到达时对备用储能电池组充电，两组蓄电池之间的切换由系统实时监测其电压状态决定。
更为重要的是，本实用新型可大量用于城市路灯照明、信号灯等场合。具有电力输出稳定、经济性高、对环境影响小等优点，也缓解了现在城市用电紧张的现象。
本实用新型的目的、优点和特点，将通过下面优先实施例的非限制性说明进行图示和解释，这些实施例是参照附图仅作为例子给出的。
附图说明
图1是本实用新型的整体构造示意图。
图中各附图标记的含义如下：
1 太阳能电池组 2 风力发电机
3 照明设备 4 蓄电池组
5 逆变器 6 风能/光能中央控制器
7 珩架
具体实施方式
如图1所示城市道路用风光互补发电照明装置，其特别之处在于：包括光伏发电单元、风力发电单元、风能/光能中央控制器、蓄电池组、逆变器、照明设备，光伏发电单元、风力发电单元两者的输出端连入蓄电池组的输入端，蓄电池组的输出端连入逆变器的输入端，逆变器的输出端连接照明设备的输入端，风能/光能中央控制器的控制端口与光伏发电单元、风力发电单元各自的控制部件连接导通，蓄电池组为铅酸蓄电池构成。再者，为了有利于结构的整合，所述的光伏发电单元、风力发电单元、风能/光能中央控制器、蓄电池组、逆变器、照明设备均安装在同一个珩架上。
进一步来看，所述的光伏发电单元为太阳能电池组，太阳能电池组的延展面积为0.2～0.5平方米。并且，风力发电单元为
型垂直轴风力发电机，至少包括三个叶片和一根中轴，叶片连入中轴构成风轮，风轮直径为1.6～4米，风轮离地面高度为3.0～4.5米。就本实用新型一较佳的实施方式来看，叶片构成的风轮直径为3米，风轮离地面高度为3.6米。
同时，考虑到风力发电机的正常工作状态，风力发电机输出端连接有风轮转速限定装置。并且，为了更好得实现风光互补的控制，所述的风能/光能中央控制器包LCM液晶显示模块、键盘、MSP430单片机构成的MCU，MCU的输出端，MCU的输出端上连接有显示模块的输入端，MCU的控制端口与光伏发电单元、风力发电单元各自的控制部件连接导通。
就本实用新型的实际工作情况具体来说：风轮采用垂直轴型，无须根据风向改变风轮的方向，其是微风启动、无噪音，即使安装在住宅等的密集区，也不会干扰近邻。突破了传统的水平轴风力发电机启动风速高、噪音大、抗风能力差、受风向影响等缺点。并且，当风速达到0.5m/秒时风力发电机开始旋转、2m/秒以上时即可发电。同时，通过使用自行开发的耐腐蚀性铝合金风叶，耐用年限可长达30年。按照风轮直径1.6～4m及风叶长度0.9～2m的不同，共有4种机型。如果是风轮直径4m、风叶长2m的机型，在风速10m/秒的条件下，可发电1060W。
再进一步来说，当风速达到启动风速时，控制器进入工作状态；低于额定风速时，控制器依功率控制方式跟踪风电机组的功率变化；高于额定风速时，通过风轮转速限定装置限制风电机组的转速，使之接近恒功率运行。在此期间，根据蓄电池的充电特性，当蓄电池足压时，驱动卸载电路对风机进行卸载，以防止风机飞车。并且，为了有效地控制变化的风速引起的功率波动，风力发电单元采用了调节卸载负荷大小的方法。当实测功率与蓄电池回路消耗功率的差达到一定值时，关闭门限开关，投入卸载回路功率伺服环，通过调节卸载负荷回路的电流来跟踪发电机组的功率，从而控制由于瞬时风速引起的功率波动。
光伏发电单元采用了串联式PWM充电主电路，使充电回路的电压损失较使用二极管的充电电路降低近一半，充电效率较非PWM高3％～6％，增加了用电时间。拥有过放恢复的提升充电，正常的直充，浮充自动控制方式使系统有更长的使用寿命。同时具有高精度温度补偿和过充、过放、电子短路、过载保护、独特的防反接保护等全自动控制。
在实际使用中：太阳能电池板的作用是将太阳的辐射能转换为电能，送往蓄电池中存储起来以令照明设备作为负载工作。同时，风能/光能中央控制器控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。蓄电池其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。逆变器是将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能。
就本实用新型较佳的实施方式来看，对蓄电池的充电可以采用常规的先恒流、再恒压的控制方法。考虑到蓄电池对充电电流的限制，以及充电控制从恒流到恒压的切换，风电机组采用恒压限流的控制方式对蓄电池进行充电管理。由于光伏支路的输出电流较小，采用浮充和辅助充电器的方式进行，在初始充电时，电池电压较低，小于蓄电池的给定电压，因此调节积分环节，使输出达到最大值，从而电流给定以限幅值输入，实现限流充电。同样的，当充电电压超过给定电压时，充电电流从限流状态退出。蓄电池的电压作为充电控制的外环，由于电压闭环的作用使蓄电池的电压始终不会超过此值。充电电流降低，系统自动转入恒压充电状态，随着蓄电池电压的不断升高，充电电流不断减小，直至为零，此时蓄电池的电压等于给定电压。
在蓄电池的充电过程中，比较蓄电池的端电压和设置的控制点电压，分级切除光伏支路和风力发动机组；在蓄电池的放电过程中，同样比较这两个电压，分级投入光伏支路和风力发动机组。在无风无光的情况下，当蓄电池的端电压下降到一定程度时，需切断逆变器，退出系统。
通过上述的文字表述并结合附图可以看出，采用本实用新型后，通过光伏发电单元、风力发电单元的配合，形成了相对稳定的电力输出。光伏发电单元供电可靠，运行维护成本低，风力发电单元发电量高，造价和运行维护成本低，安装和固定方面采用了整体珩架结构使整套系统能在户外长期稳定工作。
并且采用了双标三阶段充电，实现对铅酸蓄电池的科学充电。风光互补独立电源采用双储能系统，使得充放电能同时进行，通过智能核心控制既可以对作为照明设备的负载放电，同时又可以在充电条件到达时对备用储能电池组充电，两组蓄电池之间的切换由系统实时监测其电压状态决定。
更为重要的是，本实用新型可大量用于城市路灯照明、信号灯等场合。具有电力输出稳定、经济性高、对环境影响小等优点，也缓解了现在城市用电紧张的现象。
当然，以上仅是本实用新型的具体应用范例，对本实用新型的保护范围不构成任何限制。除上述实施例外，本实用新型还可以有其它实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型所要求保护的范围之内。
Claims (10)
1、城市道路用风光互补发电照明装置，其特征在于：包括光伏发电单元、风力发电单元、风能/光能中央控制器、蓄电池组、逆变器和照明设备，光伏发电单元、风力发电单元两者的输出端连入蓄电池组的输入端，蓄电池组的输出端连入逆变器的输入端，逆变器的输出端连接照明设备的输入端，风能/光能中央控制器的控制端口与光伏发电单元、风力发电单元各自的控制部件连接导通。
2、根据权利要求1所述的城市道路用风光互补发电照明装置，其特征在于：所述的光伏发电单元、风力发电单元、风能/光能中央控制器、蓄电池组、逆变器以及照明设备均安装在同一个珩架上。
3、根据权利要求1所述的城市道路用风光互补发电照明装置，其特征在于：所述的光伏发电单元为太阳能电池组，太阳能电池组的延展面积为0.2～0.5平方米。
4、根据权利要求1所述的城市道路用风光互补发电照明装置，其特征在于：所述的风力发电单元为型垂直轴风力发电机，至少包括三个叶片和一根中轴，叶片连入中轴构成风轮，风轮直径为1.6～4米，风轮离地面高度为3.0～4.5米。
5、根据权利要求4所述的城市道路用风光互补发电照明装置，其特征在于：所述的叶片构成的风轮直径为3米。
6、根据权利要求4所述的城市道路用风光互补发电照明装置，其特征在于：所述的风轮离地面高度为3.6米。
7、根据权利要求4所述的城市道路用风光互补发电照明装置，其特征在于：所述的风力发电机输出端连接有风轮转速限定装置。
8、根据权利要求1所述的城市道路用风光互补发电照明装置，其特征在于：所述的风能/光能中央控制器包括显示模块、键盘、MCU，键盘的输入端连接MCU的输出端，MCU的输出端上连接有显示模块的输入端，MCU的控制端口与光伏发电单元、风力发电单元各自的控制部件连接导通。
9、根据权利要求8所述的城市道路用风光互补发电照明装置，其特征在于：所述的显示模块为LCM液晶显示模块。
10、根据权利要求1所述的城市道路用风光互补发电照明装置，其特征在于：所述的蓄电池组为铅酸蓄电池构成。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN112696723A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-04-23 | 吉林大学 | 一种电能代替的分布式清洁供暖系统及其评价方法 |
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2008
- 2008-11-14 CN CNU2008201864701U patent/CN201302089Y/zh not_active Expired - Fee Related
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| C56 | Change in the name or address of the patentee |
Owner name: SUZHOU QC SOLAR CO., LTD. Free format text: FORMER NAME: QC SOLAR (SUZHOU) CO., LTD. |
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| C17 | Cessation of patent right | ||
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